Plasmajet

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Ein Plasmajet, auch als Plasma-Torch oder Plasmastrahler bezeichnet, ist ein Konverter, der mithilfe elektrischer Energie ein Plasma erzeugt, das als Strahl („Plasmajet“) das Gerät verlässt. Die Umsetzung kann im kHz-, MHz- oder gar im GHz-Bereich erfolgen, was merkliche Unterschiede mit sich bringt. Als Prozessgas wird in rund 93 % aller Fälle Luft verwendet, gefolgt von Argon und weiteren Gasen für Spezialprozesse.^[1]

Der häufigste Prozess ist die Aktivierung einer Materialoberfläche, als Vorbehandlung von Klebungen. So werden in der deutschen Automobilindustrie mittlerweile nahezu 100 % aller Verklebungen mit Plasmajets vorbehandelt.

Die Ansteuergeneratoren, die im kHz- oder MHz-Bereich arbeiten, weisen einerseits ein Hochspannungsteil für die Zündung des Plasmas und andererseits eine Stromquelle für die Aufrechterhaltung auf. In den zugehörigen Plasmajets wird an der Spitze einer Wolframelektrode eine Bogen- oder Funkenentladung erzeugt. Diese inneren Entladungen werden über den Gasstrom heraus geblasen. Das zugehörige Plasma enthält thermisch heiße Elektronen und Ionen, wie auch Partikel der Wolframelektrode, die ein Verschleißteil ist. Die maximale Dauerleistung solcher Plasmajets ist 700 W.

Die Ansteuerung im GHz-Bereich läuft über einen einzigen Generator. Für Ausgangsleistungen unter 1000 W wird die Frequenz für die beiden Betriebsfälle um rund 40 MHz umgeschaltet. Bei größeren Leistungen kann sogar ein preiswerter Magnetrongenerator mit fester Ausgangsfrequenz eingesetzt werden. Die kommerziell erhältlichen Plasmajets können Dauerleistungen von 2500 W liefern. Die GHz-Plasmajet weisen nur Kupferelektroden auf, die verschleißfrei sind, da die Energie als räumlich verteilte elektromagnetische Welle dem Plasma zugeführt wird. Bei den GHz-Plasmen werden aufgrund der hohen Frequenz nur die leichten Elektronen beschleunigt, wodurch das Plasma vergleichsweise kälter ist. Weiterhin gibt es bei den GHz-Plasmajets eine sehr große Vielfalt an Konstruktionen, wie eine Elektrode, die als Kanüle gestaltet ist. Diese Jets erlauben die direkte Zuführung von Pulvern, Fäden, Fasern, Drähten und Flüssigkeiten in das Plasma.^[2]